研究人员发现植物生长的最佳黄昏时间

一个研究小组深入了解了植物如何感知黄昏的遗传过程以及黄昏在植物生长中的作用。“我们得到了这些令人惊讶的发现，即黄昏对开花时间和生长等关键的农业特征有着非常相关的影响，”生物科学系副教授 R. Glen Uhrig 说。

在这项研究中，研究人员在受控生长室中模拟了黄昏条件，并监测了拟南芥(一种模式植物，也是油菜的近亲)的反应。研究结果发表在《科学进展》杂志上。

他们让植物接受逐渐增加的黄昏光照(0 到 90 分钟)，并注意到与较短或较长光照时间相比，30 分钟黄昏光照下的植物长得更大、花朵更多、生物量更多——这一发现对农业育种和园艺植物生长有着不可思议的前景，Uhrig 表示。

可以培育出对黄昏条件更敏感的田间作物，调整收获时间并提高作物产量——这是气候变化下全球农业面临的一个问题。他指出，对于垂直农业或园艺温室作业，改变照明条件以融入黄昏可以产生类似的积极效果并提高产量。

几十年来，光周期(一天内植物暴露在光照下的时间)和温度被认为是影响植物生长的两个关键环境变量，但由于技术限制，人们对黄昏的影响知之甚少——无法足够接近地模拟黄昏条件以获得准确的见解。

技术的进步意味着现在可以将黄昏作为环境变量进行研究。Uhrig 和他的团队使用 G2V Optics 的设备在生长室内创建了六波段 LED 光“配方”(光波长和强度的特定组合)，光强度完全可编程。

“我们想了解植物对黄昏的反应，黄昏本质上就是早晨光照增加，晚上光照减少，看看这对植物的生长发育有何影响。”

研究人员通过使用高架摄像机捕捉图像并使用图像分析软件对其进行处理来测量植物，以分析它们随时间的生长情况，同时还采用了一系列先进的分子分析工具。

正如乌里格所解释的那样，植物在黄昏时会发生两件关键的事情——光检测和光合作用。首先是光检测，当一定量的光强度出现时，它会触发光合作用。虽然植物在为研究构建的黄昏条件下会长得更大、开花更多，但这些生长指标对不同曝光时间的反应略有不同，这表明黄昏对植物的生长和发育有着复杂的影响。

“我们认为这就是黄昏来临的地方，它将植物对光的检测(可能与开花时间更相关)与光合作用(与生长更相关)区分开来。”

他们通过观察基因缺陷植物系和改变的昼夜节律时钟进一步探索了观察到的反应背后的分子机制。“植物的生长和发育在最高水平上受昼夜节律时钟控制，”乌里格解释说。

“在这个黄昏时期发生了一些非常有趣的事情，这是以前从未观察到的。”

乌里格对论文共同作者两位博士后研究员的杰出贡献表示感谢：萨宾·斯坎多拉(Sabine Scandola)，现任加拿大农业及农业食品部研究员，以及德旺·梅塔(Devang Mehta)，现任鲁汶大学教授。